一种石油化工装备用稀土铜合金棒及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种石油化工装备用稀土铜合金棒，由以下组分组成：占合金棒总重量0.1-0.3％的稀土元素，占合金棒总重量0.3-0.6％的磷，占合金棒总重量5-7％的锡，余量为铜。本发明专利技术还涉及一种制备石油化工装备用稀土铜合金棒方法。该方法在铜合金中加入镧元素，加入镧元素的合金材料由于其良好的耐磨性，使用寿命可达到20-30年甚至更长，这就避免了由于更换摩擦基础配件所导致的核电设备的停运，保证了整个设备的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
随着石油化工业的迅猛发展，人们对石油化工装备上所用各类轴套、连杆、曲轴的要求也越来越高，但是传统的铜锌合金材料已不能满足其要求，特别体现在对硬度及耐磨性的要求上。众所周知，石油化工业是基础性产业，它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供配套和服务，在国民经济的发展中起着举足轻重的作用，如果石油化工业中所使用的装备的主要配件性能较差及不稳定将造成不可预知的后果。传统以H65黄铜或T2紫铜为材质的核电用铜轴套及连杆，由于其耐磨性很差，常用寿命通常仅为4-6年，而且更换方式极为复杂，甚至可能导致整个核电系统的停止运行，甚至会导致核电事故。镧，原子系数57，原子量13. 89055，质子相对质量为57. 399，熔点为920°C，密度为6.7，沸点为3469°C，在地壳中的含量为O. 00183%，是稀土元素中含量最丰富的一个。呈银白色的软金属，具有延展性，化学性质活泼。在铜合金中加入镧元素可大大增强其硬度及耐磨性。但是，目前该元素在此类方面运用还是空白。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，改善现有技术中铜合金棒的硬度及耐磨性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下—种石油化工装备用稀土铜合金棒，由以下组分组成占合金棒总重量O. 1-0. 3%的稀土元素，占合金棒总重量O. 3-0. 6%的磷，占合金棒总重量5-7%的锡,余量为铜。在本专利技术的实施例中，稀土元素为镧。在本专利技术的实施例中，铜为电解铜。一种石油化工装备用稀土铜合金棒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤I)按照上述配比将铜、锡、稀土元素、磷置于工频电炉内，加热至1400°C -1450°C,待完全熔化后将液态合金保温至1650°C ；2)将保温2小时后的液态合金充分搅拌，表面覆盖事先干燥过的木炭粉，之后加入氧化硅除渣剂，充分搅拌并捞出表面浮渣；3)进行引锭操作，得到合金锭；4)将步骤3)得到的合金锭的表面夹杂及其他缺陷去除，并将合金锭放入真空退火炉中退火，将合金锭从退火炉中取出并置于常温下自然冷却后置于第一硫酸溶液中酸洗，之后将合金锭表面的退火氧化皮去除；5)将步骤4)处理后的合金锭放入铜锭加热炉中加热，温度为640-660°C，将合金挤压成合金毛坯棒，将合金毛坯棒立即置于第二硫酸溶液中酸洗，在提高其淬火硬度的同时将其表面的因挤压所产生的氧化皮去除；6)将步骤5)处理后的合金毛坯棒的一端制头，将合金棒通过剥皮拉伸成为合金坯料棒材，将坯料棒材放入退火炉中退火，将退火后的合金棒再次酸洗制头拉伸成成品规格的外径；7)将步骤6)所得合金棒矫直锯切成成品规格的长度。在本专利技术公开的制备方法的实施例中的步骤2)中，覆盖事先干燥过的木炭粉的厚度为15-30cm，静止覆盖时间为1-1. 5小时。在本专利技术公开的制备方法的实施例中的步骤3)中，采取结晶器间歇铸造及水平振动相结合的方法进行引锭操作，结晶器间歇铸造及水平振动相结合的方法包括在引锭棒将液态合金从石墨套中引出至引锭机构双滚滑轮之间采用结晶器间歇振动；在合金徒顺利通过引徒机构滑轮后将引徒棒从合金徒如端取下，检查合金徒端口截面无任何气孔后引锭方法改为结晶器水平铸锭法；以及检测合金锭硬度。在本专利技术公开的制备方法的实施例中的步骤4)中，退火温度控制为600-620°C，退火时间为4-4. 5小时。在本专利技术公开的制备方法的实施例中的步骤4)中，第一硫酸溶液的浓度为15% -16%。在本专利技术公开的制备方法的实施例中的步骤5)中，第二硫酸溶液的浓度为10% -12%。在本专利技术公开的制备方法的实施例中的步骤6)中，退火温度为450_500°C。本专利技术将镧加入到铜合金当中，利用镧元素的化学活泼性将合金硬度由原来的70-80HBS提升至230-300HBS，提高了该合金棒的环保性能，能够改善合金的抗拉强度及延伸率。加入镧元素的合金材料由于其良好的耐磨性，使用寿命可达到20-30年甚至更长，这就避免了由于更换摩擦基础配件所导致的核电设备的停运，保证了整个设备的稳定性。具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术作进一步说明，但并非限制本专利技术的应用范围。实施例I石油化工装备用稀土铜合金棒，由以下组分组成占合金棒总重量O. 1%的稀土(镧)，占合金棒总重量O. 3%的磷，占合金棒总重量5%的锡,余量为铜。上述石油化工装备用稀土铜合金棒成品通过以下方法得到步骤一按照配比将铜、锡、稀土元素(镧)、磷置于工频电炉内，加热至14000C _1450°C完全熔化后保温至1650°C。 步骤二 将保温2小时后的液态合金充分搅拌，表面覆盖事先干燥过的木炭粉，厚度为15-30cm，静止覆盖时间为1-1. 5小时，加入特制氧化硅除渣剂，充分搅拌并捞出表面浮渣。步骤三引锭采取结晶器间歇铸造及水平振动相结合的方法。即在引锭棒将液态合金从石墨套中引出至引锭机构双滚滑轮之间采用结晶器间歇振动，振动频率为O. 5次/秒，以保证结晶器与引锭滑轮的水平直度，防止合金锭意外断裂。在合金锭顺利通过引锭机构滑轮后成功将引锭棒从合金锭前端去下，并检查合金锭端口截面无任何气孔后引锭方法改为结晶器水平铸锭法，频率为I次/秒。铸锭规格外径为150mm，长度为350mm。并检测其硬度是否达到布氏硬度280-290HBS。步骤四采用光锭机将表面夹杂及其他缺陷去除，外径尺寸控制到145mm，并将该合金锭放入真空退火炉中退火，温度控制为600-620°C，退火时间为4-4. 5小时。将合金锭从退火炉中取出并置于常温下自然冷却后放于15% -16%的稀硫酸池中酸洗，之后将合金锭表面的退火氧化皮用光锭机去除，外径控制到140mm。步骤五将合金锭放入铜锭加热炉中加热，温度为640_660°C，采用1600吨挤压机液压双动挤压法，挤压筒工作前预热温度为350-450°C，预热方式为电阻加热，挤压速度V =15mm/s,挤压模角α = 70度,挤压模具定径带长度为9mm。将合金挤压成外径为C 70mm的合金毛坯棒，将毛坯棒立即放入浓度为10% -12%的硫酸液中酸洗，在提高其淬火硬度的同时迅速将其表面的因挤压所产生的氧化皮去除。步骤六通过制头机将合金棒的一端制头，规格为外径C 62mm,长度为210mm,用变频拉伸机及特制钨钢模具将合金棒通过剥皮拉伸成为外径0 50_的合金坯料棒材。将棒料放入连续式光亮退火炉中退火，退火温度为450-500°C，转速为3米/分钟，将退火后的合金棒再次酸洗制头拉伸为外径C 35mm,公差为+/-0. 02mm的成品规格。步骤七将外径为Φ 35mm的成品合金棒矫直锯切成长度为I. 5米/支的成品后进行点式涡流探伤，挑出有内伤，气孔等缺陷的合金棒。步骤八包装并入库。实施例2石油化工装备用稀土铜合金棒，由以下组分组成占合金棒总重量O. 3%的稀土元素，占合金棒总重量O. 6%的磷，占合金棒总重量7%的锡,余量为电解铜。上述石油化工装备用稀土铜合金棒成品通过与实施例I相同的方法得到。实施例3石油化工装备用稀土铜合金棒，由以下组分组成占合金棒总重量O. 2%的稀土元素，占合金棒总重量O. 5%的磷，占合金棒总重量6%的锡,余量为铜。上述石油化工装备用稀土铜合金棒成品通过与实施例I相同的方法得到。比较例I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙飞，
申请(专利权)人：苏州金仓合金新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：